JPH07281041A - 導波路及びそれを用いたマッハツェンダ型光回路 - Google Patents
導波路及びそれを用いたマッハツェンダ型光回路Info
- Publication number
- JPH07281041A JPH07281041A JP6953394A JP6953394A JPH07281041A JP H07281041 A JPH07281041 A JP H07281041A JP 6953394 A JP6953394 A JP 6953394A JP 6953394 A JP6953394 A JP 6953394A JP H07281041 A JPH07281041 A JP H07281041A
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- Japan
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- waveguide
- waveguides
- mach
- birefringence
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Abstract
(57)【要約】
【目的】導波路形成時に導波路が受ける外部応力によっ
て生じる複屈折をキャンセルして光の偏光状態に依存し
ないようにする。 【構成】２本の導波路１１、１２の中間にアーム部１
５、１６を有し、両側にカプラ１３、１４が設けられる
マッハツェンダ型光回路に適用される。カプラ１３、１
４間に配置される２本のアーム部１５、１６は、長さ方
向に３つの領域に分れる。位相差を与える導波路３１、
３２、テーパ導波路３３、３４及び位相差を与える導波
路３５、３６である。位相差を与える導波路３１、３
２、３５、３６はそれらの幅、厚さは変らず一定であ
る。中間に位置するテーパ導波路３３、３４は、幅を変
化させている。導波路幅が徐々に細くなった後、徐々に
元の導波路幅まで太くなる構造としてある。膜厚は一様
である。これにより導波路作成時に導波路に生じる外部
応力を吸収して複屈折をキャンセルする。
て生じる複屈折をキャンセルして光の偏光状態に依存し
ないようにする。 【構成】２本の導波路１１、１２の中間にアーム部１
５、１６を有し、両側にカプラ１３、１４が設けられる
マッハツェンダ型光回路に適用される。カプラ１３、１
４間に配置される２本のアーム部１５、１６は、長さ方
向に３つの領域に分れる。位相差を与える導波路３１、
３２、テーパ導波路３３、３４及び位相差を与える導波
路３５、３６である。位相差を与える導波路３１、３
２、３５、３６はそれらの幅、厚さは変らず一定であ
る。中間に位置するテーパ導波路３３、３４は、幅を変
化させている。導波路幅が徐々に細くなった後、徐々に
元の導波路幅まで太くなる構造としてある。膜厚は一様
である。これにより導波路作成時に導波路に生じる外部
応力を吸収して複屈折をキャンセルする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、導波路及びそれを用い
たマッハツェンダ型光回路、特に応力によって生じる導
波路の複屈折を低減できる導波路構造に関する。
たマッハツェンダ型光回路、特に応力によって生じる導
波路の複屈折を低減できる導波路構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２に従来のマッハツェンダ型光回路の
導波路構造を示す。これは導波路基板上に、光を分岐す
るカプラ１、位相差を与える異なる長さの２本の導波路
２、３、及び光を干渉させるカプラ４より構成されてい
る。
導波路構造を示す。これは導波路基板上に、光を分岐す
るカプラ１、位相差を与える異なる長さの２本の導波路
２、３、及び光を干渉させるカプラ４より構成されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】位相差を与える導波路
２、３には、導波路作成時に外部応力が加わり、導波路
に複屈折が生じる。そのため、Ｘ方向の偏光とＹ方向の
偏光とのそれぞれにおいて、導波路２及び３の光路長が
異なり、光の偏光状態により、光回路の特性が大きく変
る問題が生じる。
２、３には、導波路作成時に外部応力が加わり、導波路
に複屈折が生じる。そのため、Ｘ方向の偏光とＹ方向の
偏光とのそれぞれにおいて、導波路２及び３の光路長が
異なり、光の偏光状態により、光回路の特性が大きく変
る問題が生じる。
【０００４】ここで、導波路作成時に外部応力が加わる
理由を詳しく説明する。導波路の作成は、まず石英基板
上に電子ビーム蒸着によってコア膜（ＳｉＯ2 −ＴｉＯ
2 ）を形成し、フォトリソグラフィ技術、反応性イオン
エッチングなどを用いて、コア形状を切り出し、次い
で、その上に火炎堆積法により、多孔質ガラス（Ｐ2 Ｏ
2 −Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ）を堆積させて焼結する。
理由を詳しく説明する。導波路の作成は、まず石英基板
上に電子ビーム蒸着によってコア膜（ＳｉＯ2 −ＴｉＯ
2 ）を形成し、フォトリソグラフィ技術、反応性イオン
エッチングなどを用いて、コア形状を切り出し、次い
で、その上に火炎堆積法により、多孔質ガラス（Ｐ2 Ｏ
2 −Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ）を堆積させて焼結する。
【０００５】この堆積した多孔質ガラスの焼結時、コア
厚さよりも多孔質ガラスの厚さが厚いので、多孔質ガラ
スが基板厚さと直交する方向（ｘ軸方向）と厚さ方向
（ｙ軸方向）とに大きく収縮することになる。このとき
導波路に大きな外部応力が発生する。応力を受けた導波
路の屈折率は光弾性効果により変化するが、ｘ軸方向と
ｙ軸方向で応力が異なる場合、導波路内の応力の大きさ
が異なる。その結果、複屈折率が生じることになり、こ
れにより両偏光モード間の伝搬定数に差が生じることに
なる。
厚さよりも多孔質ガラスの厚さが厚いので、多孔質ガラ
スが基板厚さと直交する方向（ｘ軸方向）と厚さ方向
（ｙ軸方向）とに大きく収縮することになる。このとき
導波路に大きな外部応力が発生する。応力を受けた導波
路の屈折率は光弾性効果により変化するが、ｘ軸方向と
ｙ軸方向で応力が異なる場合、導波路内の応力の大きさ
が異なる。その結果、複屈折率が生じることになり、こ
れにより両偏光モード間の伝搬定数に差が生じることに
なる。
【０００６】このことは何もマッハツェンダ型光回路だ
けの問題ではなく、光分岐結合器やガラス導波路で構成
される光合分波器にも当てはまり、広くガラス導波路に
共通する問題である。
けの問題ではなく、光分岐結合器やガラス導波路で構成
される光合分波器にも当てはまり、広くガラス導波路に
共通する問題である。
【０００７】このように導波路は、クラッドガラス形成
時に受ける外部応力によって複屈折を生じるため、光の
偏光状態により光回路の特性が大きく変る問題が生じ
る。
時に受ける外部応力によって複屈折を生じるため、光の
偏光状態により光回路の特性が大きく変る問題が生じ
る。
【０００８】本発明の目的は、前記した従来技術の欠点
を解消し、光の偏光状態に依存しない導波路及びそれを
用いたマッハツェンダ型光回路を提供することにある。
を解消し、光の偏光状態に依存しない導波路及びそれを
用いたマッハツェンダ型光回路を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のガラス導波路
は、導波路形成時に導波路に加わる外部応力によって複
屈折が生じる導波路において、上記複屈折をキャンセル
する形状をもつ導波路を上記導波路の途中に設けたもの
である。この様な導波路を用いた導波路型光部品には、
周波数合分波器、光分岐結合器、リミッタ、マッハツェ
ンダ型光回路ないしマッハツェンダ型光干渉器、マッハ
ツェンダ型光スイッチ、Ｎ×Ｎ導波路型スターカプラ等
がある。
は、導波路形成時に導波路に加わる外部応力によって複
屈折が生じる導波路において、上記複屈折をキャンセル
する形状をもつ導波路を上記導波路の途中に設けたもの
である。この様な導波路を用いた導波路型光部品には、
周波数合分波器、光分岐結合器、リミッタ、マッハツェ
ンダ型光回路ないしマッハツェンダ型光干渉器、マッハ
ツェンダ型光スイッチ、Ｎ×Ｎ導波路型スターカプラ等
がある。
【００１０】また、本発明のマッハツェンダ型光回路
は、光を分岐するカプラ、位相差を与える２本の導波
路、光を干渉させるカプラを備えたマッハツェンダ型光
回路において、位相差を与える２本の導波路の途中に、
上述した複屈折をキャンセルする形状をもつ導波路が設
けられているものである。
は、光を分岐するカプラ、位相差を与える２本の導波
路、光を干渉させるカプラを備えたマッハツェンダ型光
回路において、位相差を与える２本の導波路の途中に、
上述した複屈折をキャンセルする形状をもつ導波路が設
けられているものである。
【００１１】これらの場合、複屈折をキャンセルする形
状をもつ導波路は、導波路幅を細くした直線とすること
もできるが、導波路幅が徐々に細くなった後、徐々に元
の導波路幅まで広がるテーパ導波路とすると、複屈折を
キャンセルする形状をもつ導波路と、位相差を与える２
本の導波路との接続による損失増加を低減できるととも
に、作成が容易である点から好ましい。
状をもつ導波路は、導波路幅を細くした直線とすること
もできるが、導波路幅が徐々に細くなった後、徐々に元
の導波路幅まで広がるテーパ導波路とすると、複屈折を
キャンセルする形状をもつ導波路と、位相差を与える２
本の導波路との接続による損失増加を低減できるととも
に、作成が容易である点から好ましい。
【００１２】また、特にマッハツェンダ型光回路の場合
は、左右からの入力により同一の出力特性が得られなけ
ればならないから、中心に位置させる。また、位相差を
与える２本の導波路の光路長差を複屈折をキャンセルす
る形状をもつ導波路を設けた場合も同一とするため、同
一形状とする。
は、左右からの入力により同一の出力特性が得られなけ
ればならないから、中心に位置させる。また、位相差を
与える２本の導波路の光路長差を複屈折をキャンセルす
る形状をもつ導波路を設けた場合も同一とするため、同
一形状とする。
【００１３】
【作用】導波路または位相差を与える導波路に、導波路
形成時に外部応力によって生じる複屈折を、Ｘ方向とＹ
方向の伝搬定数を補正することによってキャンセルする
テーパ導波路のような形状をもつ導波路を付け加えてあ
るので、導波路形成時に導波路が外部応力を受けても、
Ｘ方向の偏光とＹ方向の偏光とで導波路の光路長を同一
に保つことができるので、光の偏光状態により光回路の
特性が大きく変るということがない。
形成時に外部応力によって生じる複屈折を、Ｘ方向とＹ
方向の伝搬定数を補正することによってキャンセルする
テーパ導波路のような形状をもつ導波路を付け加えてあ
るので、導波路形成時に導波路が外部応力を受けても、
Ｘ方向の偏光とＹ方向の偏光とで導波路の光路長を同一
に保つことができるので、光の偏光状態により光回路の
特性が大きく変るということがない。
【００１４】
【実施例】以下、本発明のガラス導波路を用いたマッハ
ツェンダ型光回路の実施例を図面を用いて説明する。図
１に本実施例によるマッハツェンダ型光回路を示す。こ
のマッハツェンダ型光回路は、石英基板上に形成される
２本の導波路１１、１２と２つのカプラ１３、１４とか
ら構成される。
ツェンダ型光回路の実施例を図面を用いて説明する。図
１に本実施例によるマッハツェンダ型光回路を示す。こ
のマッハツェンダ型光回路は、石英基板上に形成される
２本の導波路１１、１２と２つのカプラ１３、１４とか
ら構成される。
【００１５】２本の導波路１１、１２は、その中間に長
さの異なるアーム部１５、１６を有し、その両側にカプ
ラ例えば３ｄＢカプラ１３、１４が設けられる。左側の
カプラ１３は一方のポート２１または２２から入射され
た光を分岐してアーム部１５、１６に伝える。アーム部
１５、１６はアーム部中の非線形屈折率により分岐光に
２本のアーム部１５、１６で異なる位相差を与え、右側
のカプラ４に伝える。右側のカプラ１４は、アーム部１
５、１６で位相差を与えられた光を干渉させて、左側の
カプラ１４の一方のポート２１と平行な平行ポート２３
と対角ポート２４とから出射させる。
さの異なるアーム部１５、１６を有し、その両側にカプ
ラ例えば３ｄＢカプラ１３、１４が設けられる。左側の
カプラ１３は一方のポート２１または２２から入射され
た光を分岐してアーム部１５、１６に伝える。アーム部
１５、１６はアーム部中の非線形屈折率により分岐光に
２本のアーム部１５、１６で異なる位相差を与え、右側
のカプラ４に伝える。右側のカプラ１４は、アーム部１
５、１６で位相差を与えられた光を干渉させて、左側の
カプラ１４の一方のポート２１と平行な平行ポート２３
と対角ポート２４とから出射させる。
【００１６】さて、同図に示す様に、カプラ１３、１４
間に配置される２本のアーム部１５、１６は、それらの
長さ方向に沿ってそれぞれ３つの領域に分れている。と
もに左から右に向って位相差を与える導波路３１、３
２、テーパ導波路３３、３４、及び位相差を与える導波
路３５、３６である。これらのうち、位相差を与える導
波路３１、３２、３５、３６は、従来のものと同様に、
長さ方向に沿ってそれらの断面略矩形の厚さ、高さは変
らず一定である。
間に配置される２本のアーム部１５、１６は、それらの
長さ方向に沿ってそれぞれ３つの領域に分れている。と
もに左から右に向って位相差を与える導波路３１、３
２、テーパ導波路３３、３４、及び位相差を与える導波
路３５、３６である。これらのうち、位相差を与える導
波路３１、３２、３５、３６は、従来のものと同様に、
長さ方向に沿ってそれらの断面略矩形の厚さ、高さは変
らず一定である。
【００１７】ところが、中間に位置するテーパ導波路３
３、３４はその名が示す通り、長さ方向に沿って形が変
化している。すなわち、導波路作成時にアーム部１５、
１６の導波路に生じる外部応力による複屈折をキャンセ
ルするために、平面視で導波路幅が両側とも徐々に細く
なり、その後また徐々に元の導波路幅まで太くなるテー
パ構造をしている。このテーパは導波路作成時に、導波
路形状を切出すときにつける。テーパ導波路の形状は、
導波路の形成条件によって決るが、例えばアーム部１
５、１６の位相差を与える導波路３１、３２、３５、３
６が４μｍ幅であれば、４μｍから２μｍに変化した
後、４μｍにテーパ状に変化させる。なお膜厚は一様で
ある。
３、３４はその名が示す通り、長さ方向に沿って形が変
化している。すなわち、導波路作成時にアーム部１５、
１６の導波路に生じる外部応力による複屈折をキャンセ
ルするために、平面視で導波路幅が両側とも徐々に細く
なり、その後また徐々に元の導波路幅まで太くなるテー
パ構造をしている。このテーパは導波路作成時に、導波
路形状を切出すときにつける。テーパ導波路の形状は、
導波路の形成条件によって決るが、例えばアーム部１
５、１６の位相差を与える導波路３１、３２、３５、３
６が４μｍ幅であれば、４μｍから２μｍに変化した
後、４μｍにテーパ状に変化させる。なお膜厚は一様で
ある。
【００１８】なお、テーパ導波路の形状は、この他に導
波路幅の一側は変化せず他側のみがテーパとなっていて
もよい。
波路幅の一側は変化せず他側のみがテーパとなっていて
もよい。
【００１９】これらテーパ導波路３３及び３４は、それ
ぞれ上側アーム１５、下側アーム１６の長さの中心位置
に設ける。また、テーパ導波路３３、３４は上側と下側
とで同一の形状とする。このように中心位置に設け、か
つ同一形状とした理由は既述した通りである。
ぞれ上側アーム１５、下側アーム１６の長さの中心位置
に設ける。また、テーパ導波路３３、３４は上側と下側
とで同一の形状とする。このように中心位置に設け、か
つ同一形状とした理由は既述した通りである。
【００２０】さて、上述したようにマッハツェンダ型光
回路の、２本のアーム部１５、１６の途中に、テーパ導
波路３３、３４を設けると次のようになる。
回路の、２本のアーム部１５、１６の途中に、テーパ導
波路３３、３４を設けると次のようになる。
【００２１】通常、Ｘ、Ｙ軸方向ともに圧縮力が発生す
るが、Ｙ軸方向に比べＸ軸方向の圧縮の方が大きいた
め、Ｘ軸方向の等価屈折率がＹ軸方向に比べ大きくなる
結果、Ｘ軸方向の光路長が短くなる。ところが、この実
施例では、導波路幅をテーパ状にして一部を細くしてい
るので、ｙ偏光に対してｘ偏光の光路長を長くすること
ができる。その結果、両偏光での光路長を等しくするこ
とができ、光の偏光状態よって、光回路の特性が変化す
ることがなくなる。
るが、Ｙ軸方向に比べＸ軸方向の圧縮の方が大きいた
め、Ｘ軸方向の等価屈折率がＹ軸方向に比べ大きくなる
結果、Ｘ軸方向の光路長が短くなる。ところが、この実
施例では、導波路幅をテーパ状にして一部を細くしてい
るので、ｙ偏光に対してｘ偏光の光路長を長くすること
ができる。その結果、両偏光での光路長を等しくするこ
とができ、光の偏光状態よって、光回路の特性が変化す
ることがなくなる。
【００２２】このように本実施例によれば、左側のカプ
ラ１３の一方のポート２１から入射されて分岐された光
は、アーム部１５、１６に伝わるが、同一アーム部内で
はテーパ導波路３３、３４の挿入によりＸ偏光とＹ偏光
間で光路長が同一となる。その結果、入射される光の偏
光状態によらず、光回路の特性が変ることがなくなり、
アーム部１５、１６で位相差を与えられた光を干渉させ
て、左側のカプラ１３の一方のポート２１と平行な平行
ポート２３と対角ポート２４とに、偏光依存性損失のな
い光を出射させることができる。
ラ１３の一方のポート２１から入射されて分岐された光
は、アーム部１５、１６に伝わるが、同一アーム部内で
はテーパ導波路３３、３４の挿入によりＸ偏光とＹ偏光
間で光路長が同一となる。その結果、入射される光の偏
光状態によらず、光回路の特性が変ることがなくなり、
アーム部１５、１６で位相差を与えられた光を干渉させ
て、左側のカプラ１３の一方のポート２１と平行な平行
ポート２３と対角ポート２４とに、偏光依存性損失のな
い光を出射させることができる。
【００２３】
(1) 請求項１に記載の導波路によれば、外部応力によっ
て生じる複屈折をキャンセルする形状をもつ導波路を導
波路の途中に設けたので、導波路形成時の応力によって
生じる導波路の複屈折をキャンセルできる。
て生じる複屈折をキャンセルする形状をもつ導波路を導
波路の途中に設けたので、導波路形成時の応力によって
生じる導波路の複屈折をキャンセルできる。
【００２４】(2) 請求項２に記載のマッハツェンダ型光
回路によれば、外部応力によって生じる複屈折をキャン
セルする形状をもつ導波路を、位相差を与える２本の導
波路の途中に設けて、Ｘ偏光、Ｙ偏光とも導波路の光路
長を等しくするようにしたので、光の偏光状態によって
も光回路の特性が変わらず、偏光依存性損失を低減で
き、性能の向上が図れる。
回路によれば、外部応力によって生じる複屈折をキャン
セルする形状をもつ導波路を、位相差を与える２本の導
波路の途中に設けて、Ｘ偏光、Ｙ偏光とも導波路の光路
長を等しくするようにしたので、光の偏光状態によって
も光回路の特性が変わらず、偏光依存性損失を低減で
き、性能の向上が図れる。
【００２５】(3) 請求項３に記載のガラス導波路または
マッハツェンダ型光回路によれば、複屈折をキャンセル
できる形状の導波路をテーパ導波路としたので、幅を変
えるだけで作成が容易である。
マッハツェンダ型光回路によれば、複屈折をキャンセル
できる形状の導波路をテーパ導波路としたので、幅を変
えるだけで作成が容易である。
【００２６】(4) 請求項４に記載のマッハツェンダ型光
回路によれば、テーパ導波路を位相差を与える２本の導
波路の中心に同一形状のものを設けるようにしたので、
偏光依存性損失をより低減できる。
回路によれば、テーパ導波路を位相差を与える２本の導
波路の中心に同一形状のものを設けるようにしたので、
偏光依存性損失をより低減できる。
【図１】本発明のマッハツェンダ型光回路の実施例を説
明するための構成図。
明するための構成図。
【図２】従来例のマッハツェンダ型光回路を説明するた
めの構成図。
めの構成図。
１１、１２ 導波路 １３、１４ カプラ １５、１６ アーム部 ２１〜２４ ポート ３１、３２、３５、３６ 位相差を与える導波路 ３３、３４ テーパ導波路
Claims (4)
- 【請求項１】導波路形成時に導波路に加わる外部応力に
よって複屈折が生じる導波路において、上記複屈折をキ
ャンセルする形状をもつ導波路を上記導波路の途中に設
けたことを特徴とする導波路。 - 【請求項２】光を分岐するカプラ、位相差を与える２本
の導波路、光を干渉させるカプラを備えたマッハツェン
ダ型光回路において、上記位相差を与える２本の導波路
の途中に、請求項１に記載の複屈折をキャンセルする形
状をもつ導波路が設けられていることを特徴とするマッ
ハツェンダ型光回路。 - 【請求項３】上記複屈折をキャンセルする形状をもつ導
波路は、導波路幅が徐々に細くなった後、徐々に元の導
波路幅まで広がるテーパ導波路である請求項１に記載の
ガラス導波路、または請求項２に記載のマッハツェンダ
型光回路。 - 【請求項４】上記複屈折をキャンセルする形状をもつ導
波路は、その形状が導波路幅が徐々に細くなった後、徐
々に元の導波路幅まで広がるテーパ導波路であり、この
テーパ導波路は位相差を与える２本の導波路の長さ方向
の中心にそれぞれ位置し、同一形状をしていることを特
徴とする請求項２に記載のマッハツェンダ型光回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6953394A JPH07281041A (ja) | 1994-04-07 | 1994-04-07 | 導波路及びそれを用いたマッハツェンダ型光回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6953394A JPH07281041A (ja) | 1994-04-07 | 1994-04-07 | 導波路及びそれを用いたマッハツェンダ型光回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07281041A true JPH07281041A (ja) | 1995-10-27 |
Family
ID=13405467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6953394A Pending JPH07281041A (ja) | 1994-04-07 | 1994-04-07 | 導波路及びそれを用いたマッハツェンダ型光回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07281041A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004017112A1 (en) * | 2002-08-16 | 2004-02-26 | Gemfire Europe Limited | Optical branching component with low polarisation sensitivity |
| JP2007188002A (ja) * | 2006-01-16 | 2007-07-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光信号処理器 |
| US7555180B2 (en) | 2002-11-27 | 2009-06-30 | Gemfire Europe Limited | Optical branching component with low polarisation sensitivity and increased process tolerance |
| JP2011065187A (ja) * | 2005-01-14 | 2011-03-31 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 導波路型可変光減衰器 |
| JP2011118055A (ja) * | 2009-12-01 | 2011-06-16 | Fujitsu Ltd | 光デバイス、光ハイブリッド回路、光受信機 |
| JP2013524268A (ja) * | 2010-03-31 | 2013-06-17 | アルカテル−ルーセント | 光学フィルタ又はマルチプレクサ／デマルチプレクサ |
| US9557624B2 (en) | 2012-07-26 | 2017-01-31 | Fujitsu Optical Components Limited | Optical modulator and optical transmitter |
| US9817297B1 (en) | 2016-07-26 | 2017-11-14 | Alcatel-Lucent Usa Inc. | Reconfigurable athermal optical filters |
| CN112526774A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-03-19 | 电子科技大学 | 一种基于色散补偿的超宽带集成非互易光学器件 |
-
1994
- 1994-04-07 JP JP6953394A patent/JPH07281041A/ja active Pending
Cited By (12)
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